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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bremsmechanismus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein Hybridgetriebe, wie er der Art nach im Wesentlichen aus der
DE 200 20 136 U1 bekannt ist.
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HINTERGRUND
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Um ein effizienteres Fahrzeug herzustellen, kombinieren Hybrid-Fahrzeugantriebsstränge einen Elektromotor und eine herkömmliche Brennkraftmaschine. Das Drehmoment von der Kraftmaschine und vom Elektromotor wird typischerweise zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs über ein Getriebe geleitet. Die Effizienz eines Hybrid-Fahrzeugantriebsstrangs steht im Allgemeinen mit dem Prozentsatz der Zeit in Beziehung, die die Kraftmaschine zusätzlich zu oder anstelle des Elektromotors zum Antreiben des Fahrzeugs laufen muss.
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Einige Hybridantriebsstränge verwenden einen einzelnen Elektromotor in Kombination mit der Kraftmaschine. Bei solchen Antriebssträngen stehen der Getriebeausgang sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit direkt mit den Drehzahlen und Drehmomenten der Kraftmaschine und des Elektromotors in Beziehung. Andere Hybridantriebsstränge verwenden zwei Elektromotoren in Kombination mit der Kraftmaschine, um das Fahrzeug anzutreiben. Außerdem kann ein Fahrzeug einen rein elektrischen Antrieb verwenden. In einem solchen Fall weist der Antriebsstrang des Fahrzeugs einen oder mehrere Motor/Generatoren und keine Brennkraftmaschine auf.
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In entweder einem Hybrid- oder einem rein elektrischen Antriebsstrang sind die Elektromotoren mit einem Getriebe wirksam verbunden, das ein Planetengetriebe umfasst, so dass das Drehmoment und die Drehzahl der Elektromotoren unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der gewünschten Beschleunigung ausgewählt werden können. In einem Hybridantriebsstrang wird die Steuerung der Kraftmaschine typischerweise durch Verändern des individuellen Drehmomentbeitrags von dem (den) Elektromotor(en) erreicht. Solche Hybrid- und rein elektrischen Antriebsstränge können folglich jeweils einen auswählbaren Drehmomentbeitrag von ihren Elektromotoren bereitstellen und können im Fall des Hybridantriebsstrangs ebenso einen auswählbaren Drehmomentbeitrag von der Kraftmaschine bereitstellen, um das betreffende Fahrzeug anzutreiben.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Bremsmechanismus dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Anzugskraft der Bremsscheibe in der eingerückten Position besser ist.
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Ein erfindungsgemäßer Bremsmechanismus zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 aus.
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Ein Hybridgetriebe enthält eine Eingangswelle, mindestens einen Elektromotor/Generator, einen Zahnradsatz und einen Bremsmechanismus. Der Zahnradsatz ist um die Drehachse drehbar. Der Bremsmechanismus enthält eine Magneteinheit und eine Bremsscheibe. Die Magneteinheit ist dazu konfiguriert, selektiv einen Magnetfluss zu erzeugen. Die Magneteinheit umgibt die Drehachse radial. Die Magneteinheit definiert mindestens eine Nut. Die Bremsscheibe umgibt die Drehachse radial. Die Bremsscheibe enthält mindestens einen Zahn. Die Bremsscheibe ist axial entlang der Drehachse zwischen einer ausgerückten Position und einer eingerückten Position beweglich. Die Bremsscheibe ist so konfiguriert, dass sie sich um die Drehachse relativ zur Magneteinheit dreht, wenn sie sich in der ausgerückten Position befindet. Der mindestens eine Zahn der Bremsscheibe ist zum Eingriff mit der entsprechenden mindestens einen Nut der Magneteinheit, wenn sie sich in der eingerückten Position befindet, in Ansprechen auf die Erzeugung eines Magnetflusses durch die Magneteinheit, um die Drehung der Bremsscheibe zu stoppen, konfiguriert.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, aber der Schutzbereich der Offenbarung ist nur durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der Ansprüche im Einzelnen beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Hybridgetriebe und einer Steuereinheit, die einen Bremsmechanismus innerhalb des Hybridgetriebes steuert;
- 2 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der im Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer ausgerückten Position befindet, entlang der Linie 2-2 von 4;
- 3 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der im Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Position befindet, entlang der Linie 3-3 von 5;
- 4 ist eine schematische Schnittansicht des Bremsmechanismus von 2 in der ausgerückten Position entlang der Linie 4-4, die Zähne einer Bremsscheibe darstellt, die aus Nuten eines Kernabschnitt ausgerückt sind;
- 5 ist eine schematische Schnittansicht des Bremsmechanismus von 3 in der eingerückten Position entlang der Linie 5-5, die Zähne der Bremsscheibe in Eingriff mit den Nuten des Kernabschnitts darstellt;
- 6 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer ausgerückten Position befindet;
- 7 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Position befindet;
- 8 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer ausgerückten Position befindet;
- 9 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Position befindet;
- 10 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer ausgerückten Position befindet, entlang der Linie 10-10 von 12;
- 11 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Position befindet, entlang der Linie 11-11 von 13;
- 12 ist eine schematische Schnittansicht des Bremsmechanismus von 10 in der ausgerückten Position entlang der Linie 12-12, die die Zähne der Bremsscheibe in Eingriff mit den Nuten des Kernabschnitts darstellt, wobei flexible Stahlelemente in den Nuten angeordnet sind; und
- 13 ist eine schematische Schnittansicht des Bremsmechanismus von 11 in der eingerückten Position entlang der Linie 13-13, die die Zähne einer Bremsscheibe in Eingriff mit den Nuten eines Kernabschnitts darstellt, wobei flexible Stahlelemente in den Nuten angeordnet sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, stellt 1 einen Hybridantriebsstrang 20 dar, der dazu konfiguriert ist, ein Fahrzeug 22 in Gang zu setzen und anzutreiben, d. h. das Fahrzeug 22 in allen Geschwindigkeitsbereichen zwischen niedrigen und hohen Straßengeschwindigkeiten zu betreiben. Der Hybridantriebsstrang 20 kann mehrere Leistungsquellen umfassen, die eine Brennkraftmaschine 24 und ein Hybridgetriebe 25 umfassen. Das Hybridgetriebe 25 kann einen ersten und einen zweiten Motor/Generator 26, 28 und ein „elektrisch variables Getriebe“ (EVT) 27 umfassen.
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Der Antriebsstrang 20 weist außerdem ein Energiespeichersystem 30 auf, das eine oder mehrere Batterien umfasst, die nicht spezifisch gezeigt sind, aber dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind. Das Energiespeichersystem 30 ist mit dem ersten und dem zweiten Motor/Generator 26, 28 wirksam verbunden, so dass die Motor/Generatoren 26, 28 ein Drehmoment auf die Kraftmaschine 24 übertragen oder ein Drehmoment von dieser empfangen können. Es sollte erkannt werden, dass mehr oder weniger als zwei Motor/Generatoren 26, 28 vorhanden sein können. Der Antriebsstrang 20 umfasst auch eine Steuereinheit 32 oder eine elektronische Steuereinheit (ECU). Die Steuereinheit 32 ist mit den Leistungsquellen und dem Energiespeichersystem 30 wirksam verbunden, um die Verteilung eines Drehmoments von den Leistungsquellen zum EVT 27 zu steuern.
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Das EVT 27 umfasst ein Getriebe-Planetenräderwerk, das mit jedem der Kraftmaschine 24 und den Motor/Generatoren 26, 28 wirksam verbunden ist. Das Leiten von jeweiligen Drehmomenten von der Kraftmaschine 24 und von den Motor/Generatoren 26, 28 zu verschiedenen Elementen des Planetenräderwerks ermöglicht, dass eine der Leistungsquellen den Betrieb von irgendeiner der anderen zwei entweder unterstützt oder ausgleicht. Folglich ermöglicht die Kombination einer Kraftmaschine 24 und der Motor/Generatoren 26, 28, die mit dem EVT 27 wirksam verbunden sind, dass Drehzahlen und Drehmomente der Kraftmaschine 24 und der Motor/Generatoren 26, 28 unabhängig gesteuert und ausgewählt werden, um das Fahrzeug 22 effizienter anzutreiben.
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Obwohl der in 1 gezeigte Hybridantriebsstrang 20 die Kraftmaschine 24 umfasst, kann das EVT 27 auch nur mit den Motor/Generatoren 26, 28 verbindbar sein. In einem solchen Fall wäre der Antriebsstrang 20 kein Hybridtyp mehr, sondern würde rein elektrisch werden, und das EVT 27 kann dann breit als elektromechanische Antriebseinheit beschrieben werden. Der Einfachheit und Deutlichkeit halber bezieht sich der Rest der vorliegenden Beschreibung auf die elektromechanische Antriebseinheit, da das EVT 27 mit der Kraftmaschine 24 sowie mit den Motor/Generatoren 26, 28 verbunden ist.
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Mit Bezug auf 1 kann das EVT 27 einen oder mehrere Planetenradsätze (nicht dargestellt) umfassen. Jeder Planetenradsatz kann ein individueller Planetenradsatz, eine Verbundplanetenradanordnung mit zwei oder mehr miteinander verbundenen Planetenradsätzen 34 oder ein externer Zahnradsatz sein. Die Kraftmaschine 24, die Motor/Generatoren 26, 28 und der Zahnradsatz können auf einer Drehachse 42 angeordnet sein.
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Mit erneutem Bezug auf 1 sind die Kraftmaschine 24 und die Motor/Generatoren 26, 28 wirksam mit dem EVT 27 über eine Eingangsanordnung 44 verbunden, die ein Drehmoment von der Kraftmaschine 24 auf ein Getriebeeingangselement 46 überträgt. Die Eingangsanordnung 44 umfasst eine Ausgangswelle 48 der Kraftmaschine 24, die auch als Eingangselement 46 in das Getriebe dient. Das Eingangselement 46 ist auf der Drehachse 42 angeordnet und um diese drehbar, um ein Drehmoment der Kraftmaschine 24 zum EVT 27 zu liefern. Mit Bezug auf 2 und 4 kann eine Nabe 50 radial am Eingangselement 46 angeordnet sein. Mit erneutem Bezug auf 1 kann die Nabe 50 am Eingangselement 46 derart verkeilt sein, dass sich die Nabe 50 mit dem Eingangselement 46 um die Drehachse 42 dreht. Das EVT 27 umfasst auch ein Getriebeausgangselement 52, das auf der Drehachse 42 angeordnet ist. Das Getriebeausgangselement 52 ist kontinuierlich mit einem Satz von Antriebsrädern 54 verbunden und ist dazu konfiguriert, ein Ausgangsdrehmoment, das vom EVT 27 empfangen wird, zu den Antriebsrädern 54 zu liefern, um das Fahrzeug 22 in Gang zu setzen und anzutreiben.
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Wie in 1 zu sehen, umfasst das Getriebe 25 auch ein stationäres Element wie z. B. einen Getriebekasten oder ein Getriebegehäuse 56. Das EVT 27 kann auch einen elektrisch betätigten Bremsmechanismus 58 umfassen, wie in 2-5 gezeigt und nachstehend genauer erläutert. Folglich kann der Bremsmechanismus 58 verwendet werden, um die Drehung des Planetenradsatzes um die Drehachse 42 relativ zum Gehäuse 56 zu stoppen. Mit Bezug auf 2, 3 und 6-11 ist der Bremsmechanismus 58 wirksam am Eingangselement 46 befestigt.
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Wie in 1 gezeigt, kann das EVT 27 auch einen Dämpfer 59 umfassen. Der Dämpfer 59 kann mit der Kraftmaschine 24 wirksam verbunden sein und ist dazu konfiguriert, Torsionsvibrationen, die durch die Kraftmaschine 24 erzeugt werden, zu absorbieren, bevor solche Vibrationen auf den Planetenradsatz 34 über das Eingangselement 46 übertragen werden.
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Wie in 2-5 gezeigt, ist der Bremsmechanismus 58 dazu konfiguriert, als elektromagnetische Klauenkupplung zu arbeiten, die auf der Drehachse 42 angeordnet ist. Der Bremsmechanismus 58 umfasst eine Magneteinheit 60 und eine Bremsscheibe 62. Die Magneteinheit 60 ist dazu konfiguriert, einen Magnetfluss in Ansprechen auf das Empfangen eines Signals von der Steuereinheit 32 zu erzeugen. Die Magneteinheit 60 ist am Gehäuse 56 befestigt, während sie die Drehachse 42 auch radial umgibt. Durch die Befestigung der Magneteinheit 60 am Gehäuse 56 dreht sich daher die Magneteinheit 60 nicht um die Drehachse 42. Mehrere gleich beabstandete Nuten 64 sind in der Magneteinheit 60 definiert. Die Nuten 64 umgeben die Drehachse 42 auf dem Umfang.
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Die Bremsscheibe 62 ist im Allgemeinen kreisförmig und ist am Eingangselement 46 befestigt, um die Drehachse 42 radial zu umgeben. Daher dreht sich die Bremsscheibe 62 mit dem Eingangselement 46 um die Drehachse 42. Die Bremsscheibe 62 umfasst mehrere gleich beabstandete Zähne 66, die die Drehachse 42 auf dem Umfang umgeben. Die Zähne 66 erstrecken sich in einer im Allgemeinen parallelen Beziehung zur Drehachse 42. Ferner sind die Zähne 66 und die Nuten 64 jeweils radial voneinander beabstandet, alle in einem gleichen Abstand von der Drehachse 42.
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Die Bremsscheibe 62 ist axial entlang der Drehachse 42 zwischen einer ausgerückten Position 68, wie in 2 und 4 gezeigt, und einer eingerückten Position 70, wie in 3 und 5 gezeigt, beweglich. Eine Buchse 72 kann radial zwischen der Bremsscheibe 62 und der Nabe 50 angeordnet sein, um die axiale Bewegung zu erleichtern. Die Buchse 72 kann eine Nicht-Eisen-Gleitbuchse 72 sein, die einen kleinen Luftspalt zwischen der Buchse 72 und der Nabe 50 vorsieht. Wenn sich die Bremsscheibe 62 in der ausgerückten Position 68 befindet, wie in 2 und 4 gezeigt, wird ermöglicht, dass sich die Bremsscheibe 62 zusammen mit der Nabe 50 und dem Eingangselement 46 in Ansprechen auf das Aufbringen eines Drehmoments auf das Eingangselement 46 um die Drehachse 42 dreht. Mit Bezug auf 3 und 5 wird ebenso, wenn sich die Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 befindet, durch den Eingriff der Zähne 66 der Bremsscheibe 62 mit den Nuten 64 der Magneteinheit 60 verhindert, dass sich die Bremsscheibe 62 zusammen mit der Nabe 50 und dem Eingangselement 46 um die Drehachse 42 dreht. Insbesondere bewegt sich in Ansprechen auf die Erzeugung des Magnetflusses durch die Magneteinheit 60 die Bremsscheibe 62 axial entlang der Drehachse 42 in die eingerückte Position 70, so dass die Zähne 66 mit den entsprechenden Nuten 64 der Magneteinheit 60 in Eingriff stehen. Daher bewegt sich die Bremsscheibe 62 relativ zur Nabe 50 und zum Eingangselement 46 axial entlang der Drehachse 42. Wenn sich die Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 befindet, sind die Zähne 66 radial auf die entsprechenden Nuten 64 ausgerichtet, so dass die Zähne 66 mit den Nuten 64 in Eingriff stehen. Da die Magneteinheit 60 am Gehäuse 56 befestigt ist und sich nicht um die Drehachse 42 dreht, wenn sich die Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 befindet, wird daher die Drehung der Bremsscheibe 62 um die Drehachse 42 gestoppt.
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Die Magneteinheit 60 umfasst eine Spule 76 und einen Kernabschnitt 78. Die Spule 76 umgibt die Drehachse 42 radial und ist dazu konfiguriert, einen Magnetfluss in Ansprechen darauf, dass sie erregt wird, zu erzeugen. Der Kernabschnitt 78 umgibt die Drehachse 42 radial und ist am Gehäuse 56 befestigt, um die Magneteinheit 60 daran festzuhalten. Der Kernabschnitt 78 kann aus gezogenem Stahl ausgebildet sein, der am Gehäuse 56 verkeilt sein kann. Der Kernabschnitt 78 umgibt teilweise die Spule 76, um den Strom des Magnetflusses durch diesen zu lenken. Der Kernabschnitt 78 definiert die Nuten 64 darin. Insbesondere können die Nuten 64 im Kernabschnitt 78 als einteilig mit dem Kernabschnitt 78 über Prägen oder Ziehen ausgebildet werden, so dass die Nuten 64 als Drehmomentschnittstelle mit den entsprechenden Zähnen 66 der Bremsscheibe 62 dienen. An sich sind die Nuten 64 nicht separat mit dem Kernabschnitt 78 verbunden. Eine lokale Wärmebehandlung, z. B. Zementieren, Nitrieren, usw., der Nuten 64 am Kernabschnitt 78 kann verwendet werden, um die Nuten 64 zu verstärken.
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Die Spule 76 ist mit dem Energiespeichersystem 30 elektrisch verbunden und erzeugt den Magnetfluss in Ansprechen auf das Empfangen von Strom vom Energiespeichersystem 30. Der durch die Spule 76 erzeugte Magnetfluss fließt durch den Kernabschnitt 78 und in die Bremsscheibe 62, um die Bremsscheibe 62 axial in die eingerückte Position 70 zu bewegen, so dass die Zähne 66 mit den entsprechenden Nuten 64 in Eingriff kommen, um die Drehung der Bremsscheibe 62 um die Drehachse 42 zu stoppen, wie in 3 und 5 gezeigt.
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Ebenso bewegt sich bei Abwesenheit der Erzeugung des Magnetflusses durch die Spule 76 die Bremsscheibe 62 axial entlang der Drehachse 42 in die ausgerückte Position 68, so dass der Bremsscheibe 62 ermöglicht wird, sich um die Drehachse 42 zu drehen, wie in 2 und 4 gezeigt.
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Mit Bezug auf 2 und 3 umfasst der Bremsmechanismus 58 auch eine Vorbelastungsvorrichtung 80, die die Drehachse 42 radial umgibt. Die Vorbelastungsvorrichtung 80 kann eine Rückstellfeder wie z. B. eine Blattfeder sein, die sich radial zwischen einem inneren Abschnitt 82 und einem äußeren Abschnitt 84 erstreckt. Die Vorbelastungsvorrichtung 80 ist mit der Bremsscheibe 62 am äußeren Abschnitt 84 und mit dem Eingangselement 46 und dem inneren Abschnitt 82 drehbar verbunden. Als nicht begrenzendes Beispiel ist die Vorbelastungsvorrichtung 80 mit der Bremsscheibe 62 über Niete 86 verbunden, die nicht eisenhaltig sind. Es sollte erkannt werden, dass andere Formen einer Verbindung auch verwendet werden können. Die Vorbelastungsvorrichtung 80 ist in Ansprechen auf die Drehung der Bremsscheibe 62 und des Eingangselements 46 um die Drehachse 42 drehbar. Außerdem ist die Vorbelastungsvorrichtung 80 am Eingangselement 46 am inneren Abschnitt 82 axial eingeschränkt, während der äußere Teil der Vorbelastungsvorrichtung 80 zusammen mit der Bremsscheibe 62 axial beweglich ist. Insbesondere ist die Vorbelastungsvorrichtung 80 elastisch und ist zwischen einer vorbelasteten Position 88, wie in 3 gezeigt, und einer nicht vorbelasteten Position 90, wie in 2 gezeigt, beweglich. Die Bremsscheibe 62 befindet sich in der eingerückten Position 70, wenn sich die Vorbelastungsvorrichtung 80 in der vorbelasteten Position 88 befindet, die sich aus der Erzeugung des Magnetflusses ergibt. Bei Abwesenheit des Magnetflusses befindet sich ebenso die Bremsscheibe 62 in der ausgerückten Position 68, wenn sich die Vorbelastungsvorrichtung 80 in der nicht vorbelasteten Position 90 befindet. Aufgrund der Elastizität bewegt sich die Vorbelastungsvorrichtung 80 automatisch in die nicht vorbelastete Position 90 bei Abwesenheit einer Kraft, die die Vorbelastungsvorrichtung 80 in die vorbelastete Position 88 zieht, d. h. Abwesenheit des Magnetflusses. Insbesondere ist die Vorbelastungsvorrichtung 80 natürlich zur Bewegung von der vorbelasteten Position 88 in die nicht vorbelastete Position 90 vorbelastet, so dass sich die Bremsscheibe 62 bei Abwesenheit der Erzeugung des Magnetflusses in die ausgerückte Position 68 bewegt. Außerdem kann eine Beilagscheibe 92 axial zwischen der Nabe 50 und dem inneren Abschnitt 82 der Vorbelastungsvorrichtung 80 angeordnet sein. Die Beilagscheibe 92 kann aus einem nicht magnetischen Material ausgebildet sein, das einen magnetischen Kurzschluss unterbricht, falls erforderlich. Die Vorbelastungsvorrichtung 80 ist in der radialen Richtung viel starrer als in der axialen Richtung und kann zusammen mit der Buchse 72 eine Führung für die Bremsscheibe 62 mit einem Minimum an Reibung bereitstellen, wenn sich die Bremsscheibe 62 von der eingerückten Position 70 in die ausgerückte Position 68 bewegt.
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Ein Lager 94 ist radial zwischen dem Eingangselement 46 und dem Kernabschnitt 78 angeordnet, so dass das Lager 94 radial die Drehachse 42 umgibt. An sich stützt das Lager 94 radial die Eingangselemente 46 ab, während es immer noch eine Drehung des Eingangselements 46 relativ zum Kernabschnitt 78 ermöglicht, der am Gehäuse 56 befestigt ist. Die Anordnung des Lagers 94 direkt zwischen dem Kernabschnitt 78 und dem rotierenden Eingangselement 46 stellt eine minimale Anzahl von Teilen sicher, was zum radialen Toleranzstapel, d. h. Variation der Luftspalte, beiträgt. Das Ermöglichen, dass diese Luftspalte klein sind, verbessert ferner die Anzugskraft an der Bremsscheibe 62.
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Der Kernabschnitt 78 weist einen Querschnitt auf, der eine Basisabschnitt 96, eine erste Wand 98 und eine zweite Wand 100 aufweist. Der Basisabschnitt 96 erstreckt sich in einer im Allgemeinen senkrechten Beziehung zur Drehachse 42. Jede der ersten und der zweiten Wand 98, 100 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht vom Basisabschnitt 96 in einer beabstandeten und parallelen Beziehung zueinander. Der Basisabschnitt 96, die erste Wand 98 und die zweite Wand 100 wirken zusammen, um einen Hohlraum 102 zu definieren, der die Drehachse 42 radial umgibt. Der Kernabschnitt 78 ist im Hohlraum 102 angeordnet.
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Eine Leiste 104 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht von der zweiten Wand 100, radial von der Drehachse 42 weg. Ein Finger 106 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht von der Leiste 104, axial vom Hohlraum 102 weg. Die Leiste 104 definiert die Nuten 64, die sich in einer im Allgemeinen senkrechten Beziehung zur Drehachse 42 erstrecken. Die erste Wand 98 weist eine erste Fläche 108 auf, die sich in einer im Allgemeinen senkrechten Beziehung zur Drehachse 42 erstreckt. Mit Bezug auf 3 und 5 kontaktiert die Bremsscheibe 62 die erste Fläche 108 und die Zähne 66 stehen mit den entsprechenden Nuten 64 der Leiste 104 in Eingriff, wenn sie sich in der eingerückten Position 70 befindet, so dass eine Abwesenheit eines Luftspalts zwischen dem Kernabschnitt 78 und der Bremsscheibe 62 besteht. Die Abwesenheit eines Luftspalts zwischen der Bremsscheibe 62 und dem Kernabschnitt 78 ermöglicht, dass die Bremsscheibe 62 mit einem niedrigen Haltestrom in der eingerückten Position 70 gehalten wird. Ferner überlappt der Finger 106 mit einer Außenkante 110 der Bremsscheibe 62, wenn sich die Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 befindet, so dass ein radialer Luftspalt 112 besteht, der in 6 gezeigt ist, der zwischen dem Finger 106 und der Außenkante 110 definiert ist. Der radiale Luftspalt 112 verbessert eine Anzugskraft der Bremsscheibe 62 in die eingerückte Position 70.
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Mit erneutem Bezug auf 4 und 5 kann jeder der Zähne 66 V-förmig sein. Ebenso kann jede der Nuten 64 eine V-Form aufweisen, die zu den Zähnen 66 komplementär ist, so dass jede Nut 64 dazu konfiguriert ist, einen entsprechenden der Zähne 66 aufzunehmen. Die V-Form ermöglicht einen tangentialen Eingriff einer Seite 114 jedes Zahns 66 mit einer entsprechenden Kante 116 der Nut 64. Der tangentiale Eingriff schließt auch den Luftspalt vollständig in einer Drehmomentrichtung 118, was einen niedrigen Haltestrom zum Halten der Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 ermöglicht. Die Zähne 66 können andere Formen aufweisen, einschließlich trapezförmig, U-förmig, rechteckig oder Kombinationen dieser Formen.
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Mit erneutem Bezug auf 2 und 3 umfasst die Bremsscheibe 62 einen ersten Abschnitt 120, einen zweiten Abschnitt 122, einen dritten Abschnitt 124 und einen vierten Abschnitt 126. Der erste Abschnitt 120 erstreckt sich in einer im Allgemeinen parallelen Beziehung zur Drehachse 42 und umgibt die Buchse 72 radial. Der zweite Abschnitt 122 erstreckt sich radial in einer im Allgemeinen senkrechten Beziehung vom ersten Abschnitt 120, radial von der Drehachse 42 weg. Der dritte Abschnitt 124 erstreckt sich vom zweiten Abschnitt 122 in einer im Allgemeinen parallelen Beziehung zur Drehachse 42 und zum ersten Abschnitt 120. Der dritte Abschnitt 124 weist eine erste Oberfläche 128 auf, die radial entgegengesetzt zur Drehachse 42 gewandt ist. Ebenso weist die erste Wand 98 des Kernabschnitts 78 eine zweite Oberfläche 130 auf, die radial der Drehachse 42 zugewandt ist. Der dritte Abschnitt 124 ist von der ersten Wand 98 beabstandet, so dass ein kleiner radialer Spalt 132 zwischen der ersten Oberfläche 128 und der zweiten Oberfläche 130 definiert ist. Der kleine radiale Spalt 132 schafft eine verbesserte Anzugskraft, um die Bremsscheibe 62 in die eingerückte Position 70 zu bewegen, zusammen damit, dass er eine geringe Exzentrizität und einen unausgeglichenen magnetischen Zug aufweist. Der vierte Abschnitt 126 erstreckt sich radial in einer im Allgemeinen senkrechten Beziehung vom dritten Abschnitt 124, radial von der Drehachse 42 weg. Der vierte Abschnitt 126 umfasst ein erstes Segment 134 und ein zweites Segment 136, das radial vom ersten Segment 134 beabstandet ist. Ein Verbindungsabschnitt 138 verbindet das erste Segment 134 radial mit dem zweiten Segment 136. Das erste Segment 134, das zweite Segment 136 und der Verbindungsabschnitt 138 definieren eine Aussparung 140, die axial dem Hohlraum 102 des Kernabschnitts 78 zugewandt ist. Das erste Segment 134 weist eine zweite Fläche 142 auf, die der ersten Fläche 108 zugewandt ist. Wenn sich die Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 befindet, kontaktiert die zweite Fläche 142 die erste Fläche 108 derart, dass kein Luftspalt dazwischen besteht. Ebenso weist das zweite Segment 136 die Zähne 66 auf, die mit den entsprechenden Nuten 64 in der eingerückten Position 70 in Eingriff stehen. Wenn sich die Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 befindet, fließt der Magnetfluss, der durch die Spule 76 erzeugt wird, jeweils durch die erste Wand 98, den Basisabschnitt 96, die zweite Wand 100, die Leiste 104, den Finger 106, das zweite Segment 136, den Verbindungsabschnitt 138, das erste Segment 134, den dritten Abschnitt 124 und zurück in die erste Wand 98. Daher arbeitet der Bremsmechanismus 58 als Kupplung, die elektrisch betätigt wird. Die verkleinerten und/oder Nullluftspalte, die in der eingerückten Position 70 vorgesehen sind, bedeuten, dass der Bremsmechanismus 58 mit einem geringen Leistungsverbrauch arbeitet. Daher wird die Bremsscheibe 62 in der eingerückten Position 70 mit minimiertem Leistungsverbrauch gehalten. Die Minimierung des Leistungsverbrauchs wird durch Verkleinern oder Beseitigen der axialen Luftspalte zwischen der Bremsscheibe 62 und dem Kernabschnitt 78 und zwischen den Seiten 114 der Zähne 66 und den Kanten 116 der Nuten 64 unterstützt.
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Die Bremsscheibe 62 kann aus geprägtem Stahl ausgebildet sein. Die Zähne 66 sind einteilig mit der Bremsscheibe 62 ausgebildet, so dass die Zähne 66 nicht separat mit der Bremsscheibe 62 verbunden sind. Eine lokale Wärmebehandlung, z. B. Zementieren, Nitrieren usw., der Zähne 66 an der Bremsscheibe 62 kann verwendet werden, um die Zähne 66 zu verstärken. Daher kann das zweite Segment 136 mit den Zähnen 66 lokal gehärtet werden, um einen Verschleiß der Zähne 66 während des Einrückens in und Ausrückens aus den Nuten 64 zu verhindern. Das Härten nur der Zähne 66 bedeutet, dass der Rest der Bremsscheibe 62 weicher bleibt, was eine verbesserte Magnetik schafft.
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Mit Bezug auf 6 und 7 ist eine alternative Ausführungsform des Bremsmechanismus 158 gezeigt. Der Bremsmechanismus 158 kann ferner ein Anschlagmerkmal 160 umfassen, das die Nabe 50 radial umgibt. Die Nabe 50 umfasst eine sich radial erstreckende Lippe 159. Das Anschlagmerkmal 160 ist axial zwischen dem zweiten Abschnitt 122 des Kernabschnitts 78 und der Lippe 159 angeordnet, um die Vorbelastungsvorrichtung 80 vorzubelasten, um einen Eingriff der Bremsscheibe 62 mit dem Kernabschnitt 78 aufgrund von Stoß- oder Schlaglasten zu vermeiden. Insbesondere mit Bezug auf 6 verhindert, wenn sich der Bremsmechanismus 158 in der ausgerückten Position 68 befindet, das Vorbelastungsmerkmal, dass sich die Bremsscheibe 62 vollständig in der nicht vorbelasteten Position befindet, während statt dessen eine Vorbelastungsposition 164 der Vorbelastungsvorrichtung 80 aufrechterhalten wird. Dies bedeutet, dass der äußere Abschnitt 84 der Vorbelastungsvorrichtung 80 aufgrund einer axialen Beeinflussung des zweiten Abschnitts 122 der Bremsscheibe 62 am Anschlagmerkmal 160 geringfügig axial verlagert wird.
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Mit Bezug auf 8 und 9 ist eine andere Ausführungsform des Bremsmechanismus 258 gezeigt. Der Bremsmechanismus 258 kann einen Magneten 166 wie z. B. einen Permanentmagneten umfassen, der axial zwischen der Lippe 159 der Nabe 50 und dem zweiten Abschnitt 122 der Bremsscheibe 62 angeordnet ist. Der Magnet 166 schafft eine Kraft zum Halten der Bremsscheibe 62 in der ausgerückten Position 68, wenn die Spule 76 ausgeschaltet ist.
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Mit Bezug auf 10-13 ist noch eine weitere Ausführungsform des Bremsmechanismus 358 gezeigt. Mit spezifischem Bezug auf 12 und 13 ist ein Abstandhalter 168 in der Leiste 104 des Kernabschnitts 78 angeordnet. Der Abstandhalter 168 kann eine geprägte Stahlkomponente mit einer Basis 170 und flexiblen Elementen 172, die sich von der Basis 170 erstrecken, sein. Die Basis 170 wird in die Leiste 104 gepresst, so dass sich die flexiblen Elemente 172 flexibel in eine entsprechende Nut 64 in Richtung der Zähne 66 erstrecken. Die flexiblen Elemente 172 stellen einen geschlossenen Magnetpfad durch die Zähne 66 und den Kernabschnitt 78 sicher, wenn die Seiten 114 der Zähne 66 nicht stabil an den Kanten 116 der Nuten 64 gehalten werden.
